Помощь студентам в учебе
Рельеф и четвертичные отложения Ладожского озера
|
Введение 3
1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1.1. Общие сведения 8
1.2. Рельеф и геологическое строение 9
1.3. Климат 10
1.4. Гидрология 11
1.5. Ландшафты побережья 13
1.6. Растительный и животный мир акватории 14
1.7. Антропогенная деятельность 16
2. ГЕОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КОТЛОВИНЫ И ИСТОРИЯ
РАЗВИТИЯ ОЗЕРА 18
2.1. Геологическое строение котловины 18
2.1.1. История развития представлений о геологии озера 18
2.1.2. Геологическое строение и история развития котловины в дочетвертичное время 20
2.2. Рельеф и четвертичная история развития котловины по данным предыдущих
исследователей 22
2.2.1. История развитий представлений о рельефе и четвертичной истории озера 22
2.2.2. Геоморфология дна 26
2.2.4. Эволюция котловины озера в четвертичном периоде 35
3. ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА 39
3.1. Фактический материал 39
3.2. Методика анализа данных и картирования 43
4. ЧЕТВЕРТИЧНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ОЗЕРА 48
4.1. Сейсмостратиграфия 48
4.2. Ледниковые и флювиогляциальные отложения (glllost и fIIIost) 49
4.2.1. Ледниковые отложения 49
4.2.2. Флювиогляциальные отложения 51
4.3. Ледниково-озерные отложения (lgIII) 52
4.4. Озерные отложения (1H) 54
4.4.1. Раннеголоценовые озерные отложения 55
4.4.2. Средне- и позднеголоценовые озерные отложения 57
4.5. Сейсмогравитационные отложения 57
5. РЕЛЬЕФ ДНА ОЗЕРА 60
5.1. Общая характеристика рельефа 60
5.2. Денудационный конструктурный рельеф 61
5.2.1. Сложно расчлененные грядово-увалистые (фиардово-шхерные) равнины и структурно предопределенные ступенчатые склоны 61
5.2.2. Структурно предопределенные возвышенности и гряды; структурно
предопределенные впадины и ложбины с нефелоидным накоплением 62
5.2.3. Массивы, гряды и возвышенности на субвулканических телах базальтоидов,
дайках и интрузиях 65
5.3. Эрозионный субаквальный тип 66
5.3.1. Эрозионные субаквальные долины 66
5.3.2. Погребенные долины 67
5.4. Озерный нефелоидный тип 68
5.4.1. Холмисто-волнистые озерные нефелоидные равнины 68
5.4.2. Волнистые озерные нефелоидные равнины 69
5.5. Ледниковый тип 70
5.6. Флювиогляциальный тип 71
5.7. Озерно-ледниковый тип 72
5.7.1. Плосковолнистые ледниково-озерные равнины 73
5.7.2. Пологоволнистые ледниково-озерные равнины 73
5.7.3. Холмисто-западинные ледниково-озерные равнины, с водно-ледниковыми
образованиями - зона краевой ледниковой деятельности 74
5.7.4. Простые склоны 75
5.8. Береговая линия 75
6. ФАКТОРЫ РАЗВИТИЯ КОТЛОВИНЫ В ПОЗДНЕ- И ПОСЛЕЛЕДНИКОВЬЕ 78
6.1. Эндогенные процессы 78
6.2. Экзогенные процессы 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 86
ПРИЛОЖЕНИЕ 93
1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1.1. Общие сведения 8
1.2. Рельеф и геологическое строение 9
1.3. Климат 10
1.4. Гидрология 11
1.5. Ландшафты побережья 13
1.6. Растительный и животный мир акватории 14
1.7. Антропогенная деятельность 16
2. ГЕОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КОТЛОВИНЫ И ИСТОРИЯ
РАЗВИТИЯ ОЗЕРА 18
2.1. Геологическое строение котловины 18
2.1.1. История развития представлений о геологии озера 18
2.1.2. Геологическое строение и история развития котловины в дочетвертичное время 20
2.2. Рельеф и четвертичная история развития котловины по данным предыдущих
исследователей 22
2.2.1. История развитий представлений о рельефе и четвертичной истории озера 22
2.2.2. Геоморфология дна 26
2.2.4. Эволюция котловины озера в четвертичном периоде 35
3. ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА 39
3.1. Фактический материал 39
3.2. Методика анализа данных и картирования 43
4. ЧЕТВЕРТИЧНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ОЗЕРА 48
4.1. Сейсмостратиграфия 48
4.2. Ледниковые и флювиогляциальные отложения (glllost и fIIIost) 49
4.2.1. Ледниковые отложения 49
4.2.2. Флювиогляциальные отложения 51
4.3. Ледниково-озерные отложения (lgIII) 52
4.4. Озерные отложения (1H) 54
4.4.1. Раннеголоценовые озерные отложения 55
4.4.2. Средне- и позднеголоценовые озерные отложения 57
4.5. Сейсмогравитационные отложения 57
5. РЕЛЬЕФ ДНА ОЗЕРА 60
5.1. Общая характеристика рельефа 60
5.2. Денудационный конструктурный рельеф 61
5.2.1. Сложно расчлененные грядово-увалистые (фиардово-шхерные) равнины и структурно предопределенные ступенчатые склоны 61
5.2.2. Структурно предопределенные возвышенности и гряды; структурно
предопределенные впадины и ложбины с нефелоидным накоплением 62
5.2.3. Массивы, гряды и возвышенности на субвулканических телах базальтоидов,
дайках и интрузиях 65
5.3. Эрозионный субаквальный тип 66
5.3.1. Эрозионные субаквальные долины 66
5.3.2. Погребенные долины 67
5.4. Озерный нефелоидный тип 68
5.4.1. Холмисто-волнистые озерные нефелоидные равнины 68
5.4.2. Волнистые озерные нефелоидные равнины 69
5.5. Ледниковый тип 70
5.6. Флювиогляциальный тип 71
5.7. Озерно-ледниковый тип 72
5.7.1. Плосковолнистые ледниково-озерные равнины 73
5.7.2. Пологоволнистые ледниково-озерные равнины 73
5.7.3. Холмисто-западинные ледниково-озерные равнины, с водно-ледниковыми
образованиями - зона краевой ледниковой деятельности 74
5.7.4. Простые склоны 75
5.8. Береговая линия 75
6. ФАКТОРЫ РАЗВИТИЯ КОТЛОВИНЫ В ПОЗДНЕ- И ПОСЛЕЛЕДНИКОВЬЕ 78
6.1. Эндогенные процессы 78
6.2. Экзогенные процессы 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 86
ПРИЛОЖЕНИЕ 93
Ладожское озеро является одним из наиболее крупных и значимых водоемов Российской Федерации. Оно выполняет множество, как экологических, так и социально-экономических функций. Огромные объемы воды и площадь водного зеркала этого водоема влияют на микроклимат северо-запада России. Подводные и прибрежные ландшафты являются местообитаниями для сообществ многих видов живых организмов. С точки зрения социально-экономической географии, озеро является важной водно-транспортной магистралью на Водно-Балтийском пути, имеет большое количество промысловых видов рыб, является источником воды для промышленных предприятий и населенных пунктов Северо- Запада России. Оно также имеет рекреационные, культурные и другие функции. В связи с этим, изучению Ладожского озера в XX-XXI веке уделялось большое внимание. Этому способствовала и близость водоема ко второму по значимости городу России - Санкт- Петербургу. Со второй половины прошлого века озеро было объектом биологических, геологических, географических исследований для разных научных учреждений, таких как Институт Озероведения РАН, СПбГУ, ВСЕГЕИ, СевМорГео и т.д.
Данная работа посвящена изучению факторов и процессов, повлиявших на развитие котловины Ладожского озера в послеледниковую эпоху (поздний неоплейстоцен-голоцен). К данному моменту времени накопилось некоторое количество геолого-геофизических и географических данных, позволяющих предположить сценарий развития водоема в этот промежуток времени. Они были сведены и обобщены в данном исследовании.
Целью исследования является обобщение и анализ данных о рельефе и покрове четвертичных отложений дна Ладожского озера, представление полученных результатов в виде картографических моделей и, на основе этого, выделение основных процессов и факторов развития водоема в позднем неоплейстоцене-голоцене. Здесь объектом исследования выступает Ладожское озеро, а предметом - рельеф и четвертичные отложения его дна. Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:
1) Описать физико-географические характеристики объекта исследования;
2) Провести аналитический обзор предыдущих геолого-геоморфологических исследований;
3) Составить схемы четвертичных отложений и рельефа (геоморфологическую схему) дна озера;
4) Охарактеризовать четвертичный покров дна, определить генезис, возраст, распространение основных горизонтов;
5) Охарактеризовать рельеф дна, выделить типы и формы рельефа по преобладающим геоморфологическим процессам, описать их морфологию, возраст и происхождение;
6) Выделить основные факторы происхождения и развития котловины, их влияние на морфологию дна и состав донных отложений, охарактеризовать современные процессы рельефообразования и распределения осадков.
Материалом, использованном в исследовании, являются геофизические и батиметрические данные. Первые включают в себя геофизические профили, выполненные методом непрерывного сейсмоакустического профилирования. Они получены в экспедициях СПбГУ, Центра Морских Исследований МГУ им. Ломоносова и Института Водных Проблем Севера Кар НЦ РАН, проведенных на акватории Ладожского озера в 2014 (северная часть озера) и 2015 (южная часть) годах. По этим данным уже были написаны две выпускные работы (Беляев, 2017; Егорова, 2016). В нашем исследовании эти материалы были сведены вместе для полного анализа дна. В качестве батиметрической основы выступает цифровая модель рельефа дна Ладожского озера, составленная Науменко М.А. (Институт Озероведения РАН). Наличие этой модели позволило уточнить имеющиеся представления о морфологии котловины Ладожского озера, что является важным пунктом для характеристики рельефа и четвертичного покрова.
Автор хочет выразить особую благодарность следующим людям: научному руководителю д. г.-м. н. Рыбалко А.Е. за помощь и внесение корректировок при выполнении работы, а также предоставление геофизических данных, д. г. н. Большиянову Д.Ю. за предоставление полевой практики на Ладожском озере и помощь в обсуждении материалов работы, д. г. н. Науменко М.А. за предоставление цифровой модели рельефа дна Ладожского озера, д. г. н. Анохину В.М. за возможность участия в экспедиции на Ладожском озере, Беляеву П.Ю. за помощь в освоении программ интерпретации геофизического материала, сотрудникам ЦМИ МГУ им. Ломоносова за первичную обработку геофизических данных, а также друзьям, родным и коллегам за поддержку во время написания работы.
Данная работа посвящена изучению факторов и процессов, повлиявших на развитие котловины Ладожского озера в послеледниковую эпоху (поздний неоплейстоцен-голоцен). К данному моменту времени накопилось некоторое количество геолого-геофизических и географических данных, позволяющих предположить сценарий развития водоема в этот промежуток времени. Они были сведены и обобщены в данном исследовании.
Целью исследования является обобщение и анализ данных о рельефе и покрове четвертичных отложений дна Ладожского озера, представление полученных результатов в виде картографических моделей и, на основе этого, выделение основных процессов и факторов развития водоема в позднем неоплейстоцене-голоцене. Здесь объектом исследования выступает Ладожское озеро, а предметом - рельеф и четвертичные отложения его дна. Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:
1) Описать физико-географические характеристики объекта исследования;
2) Провести аналитический обзор предыдущих геолого-геоморфологических исследований;
3) Составить схемы четвертичных отложений и рельефа (геоморфологическую схему) дна озера;
4) Охарактеризовать четвертичный покров дна, определить генезис, возраст, распространение основных горизонтов;
5) Охарактеризовать рельеф дна, выделить типы и формы рельефа по преобладающим геоморфологическим процессам, описать их морфологию, возраст и происхождение;
6) Выделить основные факторы происхождения и развития котловины, их влияние на морфологию дна и состав донных отложений, охарактеризовать современные процессы рельефообразования и распределения осадков.
Материалом, использованном в исследовании, являются геофизические и батиметрические данные. Первые включают в себя геофизические профили, выполненные методом непрерывного сейсмоакустического профилирования. Они получены в экспедициях СПбГУ, Центра Морских Исследований МГУ им. Ломоносова и Института Водных Проблем Севера Кар НЦ РАН, проведенных на акватории Ладожского озера в 2014 (северная часть озера) и 2015 (южная часть) годах. По этим данным уже были написаны две выпускные работы (Беляев, 2017; Егорова, 2016). В нашем исследовании эти материалы были сведены вместе для полного анализа дна. В качестве батиметрической основы выступает цифровая модель рельефа дна Ладожского озера, составленная Науменко М.А. (Институт Озероведения РАН). Наличие этой модели позволило уточнить имеющиеся представления о морфологии котловины Ладожского озера, что является важным пунктом для характеристики рельефа и четвертичного покрова.
Автор хочет выразить особую благодарность следующим людям: научному руководителю д. г.-м. н. Рыбалко А.Е. за помощь и внесение корректировок при выполнении работы, а также предоставление геофизических данных, д. г. н. Большиянову Д.Ю. за предоставление полевой практики на Ладожском озере и помощь в обсуждении материалов работы, д. г. н. Науменко М.А. за предоставление цифровой модели рельефа дна Ладожского озера, д. г. н. Анохину В.М. за возможность участия в экспедиции на Ладожском озере, Беляеву П.Ю. за помощь в освоении программ интерпретации геофизического материала, сотрудникам ЦМИ МГУ им. Ломоносова за первичную обработку геофизических данных, а также друзьям, родным и коллегам за поддержку во время написания работы.
В ходе написания данной работы были выполнены все поставленные цели и задачи. Были сделаны физико-географическое описание и обзор литературы, посвященной геолого-геоморфологическим исследованиям озера. Были составлены геоморфологическая схема и схема четвертичных отложений Ладожского озера (прил. A, B), а также схема соотношения четвертичных отложений и рельефа котловины (прил. C). Охарактеризованы рельеф, четвертичные отложения и факторы и процессы развития котловины.
Установлено, что в четвертичном покрове Ладожского озера выделяются 3 основных горизонта: ледниковые отложения Осташковского горизонта (glllost), представленные мореной; ледниково-озерные ленточные и ленточноподобные глины позднего неоплейстоцена (lgIII); поздне- и раннеголоценовые озерные отложения, представленные глинами, пелитами, алевритами и песками. Помимо этого, выделены типы отложений, фрагментарно залегающие в рыхлом покрове: флювиогляциальные отложения Осташковского горизонта, краевые водно¬ледниковые отложения Невской стадии отступания ледника, а также сейсмогравитационные отложения позднего неоплейстоцена-голоцена. Определены мощности, скорости осадконакопления, возраст, характер залегания и распространения этих толщ. Ледниково¬озерные отложения являются основным горизонтом, слагающим четвертичный покров котловины. Они распространены повсеместно, мощность толщи составляет от 15 до 60 м. Их формирование началось 14000 л.н. и продолжалось на протяжении 3000 лет со средними скоростями аккумуляции 5 мм/год.
В рельефе дна выделено 6 типов рельефа: два денудационных: (денудационный конструктурный и эрозионный субаквальный) и четыре аккумулятивных (озерный, ледниковый, флювиогляциальный и ледниково-озерный). Денудационный конструктурный тип залегает на коренных породах Балтийского кристаллического щита в северной части озера с сильно расчлененными положительными и отрицательными формами. Формы эрозионного субаквального типа представляют собой эрозионные и погребенные долины, распространенные в южной и центральной частях озера. Озерные аккумулятивные равнины распространены в северной части озера на относительно плоских участках выходов кристаллических пород. Ледниковые гряды и возвышенности распространены по периметру котловины на ее южном, восточном и западном склонах. Флювиогляциальный тип рельефа представлен вытянутыми озами и краевыми грядами в центральной части озера. Ледниково-озерными формами рельефа сложена большая часть подводной поверхности южной и центральной частей озера. Также проведена типизация берегов озера. По положению краевых
Выделены 4 основных фактора развития котловины озера. Основным, предопределившим форму и возникновение озера, являются эндогенные движения. Ладожское озеро имеет тектоническое происхождение. И на сегодняшний день в этом регионе наблюдаются признаки современных вертикальных движений. Они проявляются в землетрясениях, в смещении кровли толщ четвертичных и коренных пород, в оползневых, тектонически предопределенных процессах. Основные дизъюнктивные нарушения имеют северное направление в центральной части озера и северо-западное в северной. Кроме того, выделяются второстепенные направления разломов субширотной и северо-восточной ориентировки. Проявление неотектонических движений начинается в центральной части озера примерно от 60° 40’ с.ш. По мере продвижения на север их интенсивность
увеличивается. Наиболее тектонически активный участок расположен к северу от Валаамского архипелага. Для него подсчитаны скорости голоценовых движений. Они составляют 2,6-3,1 мм/год по нашим данным, до 4 мм/год по данным других авторов. Также зафиксировано крупное палеосейсмическое событие, произошедшее на рубеже неоплейстоцена-голоцена. Его следы выражаются в наличии в четвертичном покрове сейсмитов. Неотектонические движения предопределили облик северной части озера, где наблюдается расчленение архейско-протерозойских пород на впадины и гряды. Причины возникновения этих движений пока не ясны. Это могло произойти в следствие эндогенных процессов (например, повторная активизация зоны интрузивных образований). Или здесь оказало влияние снятие нагрузки с земной коры в связи с отступанием ледника (эффект гляциоизостазии).
Из экзогенных факторов основным является накопление ледниково-озерных ленточных глин в позднем неоплейстоцене. Толщи этих отложений залегают по всей котловине, они слагают обширные равнины в южной и центральной частях озера. Ледниковая деятельность имела здесь меньший эффект. Она проявляется лишь в возникновении мелких и средних положительных форм ледниковой и водно-ледниковой аккумуляции.
Последним фактором является фактор голоценового развития Ладожского озера в виде самостоятельного водоема. На сегодняшний день это проявляется в комбинации двух противоположных литодинамических процессов: денудация ледниково-озерных и
ледниковых толщ в южной части озера и накопление озерных осадков в северной. Таким образом, мы наблюдаем ярко выраженный перенос твердого вещества с юга на север. Накопление озерных осадков началось 11 000 л.н. Максимальные мощности толщ озерных осадков в северной части водоема составляют примерно 20 м. Они приурочены к структурно
предопределенным впадинам к северу от Валаама. Средняя скорость аккумуляции составляет 1,7-1,8 мм/год.
Установлено, что в четвертичном покрове Ладожского озера выделяются 3 основных горизонта: ледниковые отложения Осташковского горизонта (glllost), представленные мореной; ледниково-озерные ленточные и ленточноподобные глины позднего неоплейстоцена (lgIII); поздне- и раннеголоценовые озерные отложения, представленные глинами, пелитами, алевритами и песками. Помимо этого, выделены типы отложений, фрагментарно залегающие в рыхлом покрове: флювиогляциальные отложения Осташковского горизонта, краевые водно¬ледниковые отложения Невской стадии отступания ледника, а также сейсмогравитационные отложения позднего неоплейстоцена-голоцена. Определены мощности, скорости осадконакопления, возраст, характер залегания и распространения этих толщ. Ледниково¬озерные отложения являются основным горизонтом, слагающим четвертичный покров котловины. Они распространены повсеместно, мощность толщи составляет от 15 до 60 м. Их формирование началось 14000 л.н. и продолжалось на протяжении 3000 лет со средними скоростями аккумуляции 5 мм/год.
В рельефе дна выделено 6 типов рельефа: два денудационных: (денудационный конструктурный и эрозионный субаквальный) и четыре аккумулятивных (озерный, ледниковый, флювиогляциальный и ледниково-озерный). Денудационный конструктурный тип залегает на коренных породах Балтийского кристаллического щита в северной части озера с сильно расчлененными положительными и отрицательными формами. Формы эрозионного субаквального типа представляют собой эрозионные и погребенные долины, распространенные в южной и центральной частях озера. Озерные аккумулятивные равнины распространены в северной части озера на относительно плоских участках выходов кристаллических пород. Ледниковые гряды и возвышенности распространены по периметру котловины на ее южном, восточном и западном склонах. Флювиогляциальный тип рельефа представлен вытянутыми озами и краевыми грядами в центральной части озера. Ледниково-озерными формами рельефа сложена большая часть подводной поверхности южной и центральной частей озера. Также проведена типизация берегов озера. По положению краевых
Выделены 4 основных фактора развития котловины озера. Основным, предопределившим форму и возникновение озера, являются эндогенные движения. Ладожское озеро имеет тектоническое происхождение. И на сегодняшний день в этом регионе наблюдаются признаки современных вертикальных движений. Они проявляются в землетрясениях, в смещении кровли толщ четвертичных и коренных пород, в оползневых, тектонически предопределенных процессах. Основные дизъюнктивные нарушения имеют северное направление в центральной части озера и северо-западное в северной. Кроме того, выделяются второстепенные направления разломов субширотной и северо-восточной ориентировки. Проявление неотектонических движений начинается в центральной части озера примерно от 60° 40’ с.ш. По мере продвижения на север их интенсивность
увеличивается. Наиболее тектонически активный участок расположен к северу от Валаамского архипелага. Для него подсчитаны скорости голоценовых движений. Они составляют 2,6-3,1 мм/год по нашим данным, до 4 мм/год по данным других авторов. Также зафиксировано крупное палеосейсмическое событие, произошедшее на рубеже неоплейстоцена-голоцена. Его следы выражаются в наличии в четвертичном покрове сейсмитов. Неотектонические движения предопределили облик северной части озера, где наблюдается расчленение архейско-протерозойских пород на впадины и гряды. Причины возникновения этих движений пока не ясны. Это могло произойти в следствие эндогенных процессов (например, повторная активизация зоны интрузивных образований). Или здесь оказало влияние снятие нагрузки с земной коры в связи с отступанием ледника (эффект гляциоизостазии).
Из экзогенных факторов основным является накопление ледниково-озерных ленточных глин в позднем неоплейстоцене. Толщи этих отложений залегают по всей котловине, они слагают обширные равнины в южной и центральной частях озера. Ледниковая деятельность имела здесь меньший эффект. Она проявляется лишь в возникновении мелких и средних положительных форм ледниковой и водно-ледниковой аккумуляции.
Последним фактором является фактор голоценового развития Ладожского озера в виде самостоятельного водоема. На сегодняшний день это проявляется в комбинации двух противоположных литодинамических процессов: денудация ледниково-озерных и
ледниковых толщ в южной части озера и накопление озерных осадков в северной. Таким образом, мы наблюдаем ярко выраженный перенос твердого вещества с юга на север. Накопление озерных осадков началось 11 000 л.н. Максимальные мощности толщ озерных осадков в северной части водоема составляют примерно 20 м. Они приурочены к структурно
предопределенным впадинам к северу от Валаама. Средняя скорость аккумуляции составляет 1,7-1,8 мм/год.